拟南芥FA1在雌雄配子相互作用中的功能分析

被子植物的受精具有双受精的特点，包含两对细胞的融合事件，雌雄配子的相互作用，尤其是相互识别保证了仅一个精细胞与卵细胞融合，而另一个精细胞与中央细胞融合。但是哪些蛋白参与了被子植物的配子识别仍不清楚。我们找到了一株受精缺陷突变体，命名为fa1（fertilization arrest 1）。Fa1雄配子体正常，产生正常的三核花粉；而雌配子体异常，表现为单受精现象：卵细胞可以受精发育成合子，而中央细胞不能受精产生胚乳。由此可见，fa1是一个雌雄配子相互作用缺陷突变体，很有可能是一个配子识别缺陷突变体。中央细胞识别精子的分子被突变，而卵细胞识别精子的分子不受影响。经过插入位点确认和恢复实验，发现FA1编码一个剪切因子。fa1为配子相互作用研究提供了一个很好的材料，对其的深入研究可能会揭示高等植物配子识别的分子基础，加深我们对这一问题的认识。

本课题的研究目标是：研究fa1（fertilization arrest 1）及相关突变体配子相互作用受阻的细胞学原因及其分子机理。在受基金委资助的三年中，我们认真地按照原计划内容进行研究，并达到了预期目的。我们先详细调查了FA1的表达模式，其是一个泛表达基因，在卵细胞和中央细胞大量表达。研究了拟南芥fa1配子相互作用受阻的细胞学原因。通过追踪观察了两个精子进入胚囊后的命运，发现授粉后12小时一个精子能够与卵细胞和融合，而另外一个精子不能与中央细胞核融合。购买了FA1的等位基因突变体，其具有fa1类似表型。FA1的突变不改变各胚囊成员细胞的发育命运，它们仍然能够表达各自的标记基因。FA1编码一个剪切因子，我们提取了fa1胚珠的mRNA，野生型作为对照，对其进行了转录组测序，对这些转录本正在进一步的分析。另外一株与fa1表型类似的突变体，我们命名为fa2，其同样表现为合子不分裂，胚乳发育也受到影响。对该突变体的深入研究揭示了卵细胞和中央细胞之间存在相互交流信号，这种交流能调控卵细胞和中央细胞的协同发育以保证它们的同步成熟。该研究已在国际权威期刊《Developmental Cell》上发表。